探析微電網(wǎng)繼電保護的研究與應(yīng)用

宋釗

摘要：微電網(wǎng)系統(tǒng)是在電力行業(yè)不斷改革過程中所產(chǎn)生的一種新型電網(wǎng)體系，其具有一個很大的優(yōu)勢就是能應(yīng)用可再生能源，進而能夠有效避免電力傳輸過程中所造成的大量損耗。對于微電網(wǎng)系統(tǒng)來講，進行繼電保護是非常必要的，繼電保護是保證微網(wǎng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)保障。所以，文章主要探究了微電網(wǎng)中繼電保護的方法及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；繼電保護；研究；應(yīng)用

引言

微型電網(wǎng)簡稱微網(wǎng)，其主要包括分布式新能源和就近的負載兩大組成部分。微網(wǎng)對可再生資源的利用率比較高，能夠解決長距離輸電的高線損、高投資等問題，而且其供電質(zhì)量及系統(tǒng)可靠性都比較高。但是，微電網(wǎng)運行過程中仍舊需要進行繼電保護，發(fā)生故障后，繼電保護裝置能夠及時對電網(wǎng)故障區(qū)域進行檢測，并且能有效隔離故障，防止出現(xiàn)大范圍停電。由此可見，繼電保護裝置對微電網(wǎng)具有重要的保護作用。

1微電網(wǎng)繼電保護的特點

在微電網(wǎng)中，由于分布式電流的接入使其內(nèi)短路電流大小和方向都發(fā)生了改變，而且各級之間的配合保護被打破，所以傳統(tǒng)的微電網(wǎng)保護方面存在許多問題。在微電網(wǎng)運行方式方面，當電廠的配電系統(tǒng)存在故障時，微電網(wǎng)可以直接轉(zhuǎn)入離網(wǎng)模式繼續(xù)運行，并可以對負荷不間斷地進行供電。微電網(wǎng)的分布式電源接入有多種不同的方式，而每種方式又有不同的短路特性，例如逆變器分布式電源的故障電流為額定電流的一倍或兩倍左右。

2微電網(wǎng)繼電保護方法的應(yīng)用

由于微電網(wǎng)采用的是分布式電源接入的方法，所以，需要采用特殊的繼電保護技術(shù)。在實際生產(chǎn)中，現(xiàn)有的微電網(wǎng)繼電保護主要有差動電流保護法、過電流保護法、方向縱聯(lián)保護法和電壓擾動保護法等。

2.1差動電流保護法

此種方法的運行原理比較簡單，而且可以滿足微電網(wǎng)基本的繼電保護需求，所以，其在微電網(wǎng)的繼電保護中得到了廣泛的應(yīng)用。采用差動電流保護可持續(xù)檢測微電網(wǎng)運行中存在的不平衡電流，因此，差動電流保護法具有較高的靈敏性。此外，差動電流保護的性能較強，能區(qū)分不同區(qū)域的電流故障，并能及時發(fā)現(xiàn)、切除故障，從而防止事故的進一步擴大。近年來，在微電網(wǎng)繼電保護的應(yīng)用中，差動電流保護法取得了一定的成就，而且其靈敏度在不斷提升。

2.2過電流保護法

對于傳統(tǒng)的大型電網(wǎng)繼電保護來講，通常首先考慮的是單向過電流繼電保護方法，在每級保護之間用定值區(qū)分保護的范圍。但在微電網(wǎng)中，饋線上沒有電源，所以采用了不用考慮電流方向的過流保護方法進行。在微電網(wǎng)繼電保護中，從以往簡單的熔絲到近年來發(fā)展的饋線自動化系統(tǒng)，都是按照電流超出值記性檢測故障。如果要把已有的配網(wǎng)裝置中運用到微電網(wǎng)的保護中則必須對保護裝置進行改進，結(jié)合微電網(wǎng)保護的特點加以利用。很多學(xué)者對過流保護做了探討，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)模式下的過流保護無法適用于微電網(wǎng)的繼電保護。為了微電網(wǎng)電流不被分布式電源所影響，一些研究人員指出用故障限流器來減小電流，在微電網(wǎng)保護中使用熔絲等傳統(tǒng)的保護裝置。

2.3方向縱聯(lián)保護法

此種方法的原理也比較簡單，即觀察相鄰線路的運行信息，并比較故障區(qū)域的信息，從而找到故障所在的具體位置。方向縱聯(lián)保護法以電流方向為判斷標準，無需對電源或用戶一方的電流進行測定。另外，該方法在實際操作過程中比較容易實現(xiàn)，對網(wǎng)絡(luò)寬帶的要求也比較低，所以也得到了廣泛的應(yīng)用。

2.4電壓擾動保護方法

電壓擾動保護方法其實就是通過研究微電網(wǎng)故障時分布式電源間的電壓變化來判斷故障的一種方法。在研究中表明，通過對分布式電源間的電壓進行abc-dq變換坐標系，發(fā)生的故障對電壓造成擾動反應(yīng)成d值和q值得擾動。電壓擾動法對互聯(lián)網(wǎng)的要求較高，目前在離網(wǎng)或高阻故障等情況下，這種方法還不太適用，需要進行進一步的研究。

2.5其他保護方法

除去以上幾種常見的微電網(wǎng)繼電保護方法之外，還有研究人員提出基于諧波檢測的保護方案，該方法就是在故障發(fā)生以后，逆變器電源把故障電流控制在額定電流的兩倍左右，這樣就會向網(wǎng)內(nèi)注入諧波分量。但是在實際的應(yīng)用過程中，由于諧波分量的大小受到諸多不確定因素的影響，這種情況下繼電保護的定值就會難以確定，所以不能夠可靠使用。還有人提出了一種兩段距離保護方法，距離I段按傳統(tǒng)距離保護來整定，距離II段則考慮分布式電源接入的影響，按照分布式電源在保護安裝處的最不利情況來整定。這些保護方案都以測量阻抗作為故障判據(jù)，雖然這些方法在實驗中都能夠被證明是有效的，然而微電網(wǎng)的不同運行模式和一些復(fù)雜的如高阻故障等情況中不能保證這些方法仍然有效，所以目前這些方法應(yīng)用的還比較少。要使得這些繼電保護方法得以廣泛的應(yīng)用，必須對其進行全面的論證，保證其在各種故障中都能起到較好的保護作用。

3微電網(wǎng)繼電保護的研究與應(yīng)用

3.1微電網(wǎng)繼電保護的研究方向

與當前時代的發(fā)展背景相結(jié)合，微電網(wǎng)繼電保護的研究方向主要有兩種：第一，運用電路保護的基本原理，將傳統(tǒng)的方法運用到微電網(wǎng)繼電保護中。第二，以通信設(shè)備和智能系統(tǒng)作為基本條件，構(gòu)建自動化水平超前的全智能監(jiān)控系統(tǒng)。第一種主要是利用過電流保護法的相關(guān)原理，該種方法成本較低，原理簡單，并且能夠與微電網(wǎng)多種運行方式相適應(yīng)，但其也存在一定的缺陷，研究成果發(fā)現(xiàn)其具備一定的局限性，過電流保護采用限流器會限制電流的靈敏度，使一定的電力資源浪費，不能很好的達到預(yù)先設(shè)想的效果。同時，故障電流與正常運行時電流之間的差距是無法預(yù)測的，即便采用限流器也會發(fā)生事故現(xiàn)象的發(fā)生。所以在該種研究方向上，必須多進行實踐，盡量解決其所存在的問題。第二種研究方向需要應(yīng)用先進的設(shè)備及技術(shù)手段，建立智能監(jiān)控系統(tǒng)，對微電網(wǎng)進行自動化、實時保護。

3.2廣域繼電保護系統(tǒng)的優(yōu)點

就目前的發(fā)展狀況而言，廣域繼電保護系統(tǒng)從眾多安全保護系統(tǒng)中脫穎而出，其主要的優(yōu)點包括：第一，能夠同時采集不同區(qū)域地點的信息，并且能夠利用差點保護法的原理，消除電流之間的不平衡，使微電網(wǎng)中電流運輸更加平衡穩(wěn)定。第二，具有完備的硬件系統(tǒng)，不需要再進行構(gòu)建。第三，能夠?qū)崿F(xiàn)對信息的搜尋和整合，對整合好的信息進行更為具體的分析，及時找出故障所在。第四，可靠的通信設(shè)備，廣域繼電保護的通信狀況良好，信號穩(wěn)定。第五，能夠利用互聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)進而掌握微電網(wǎng)運行的詳細情況。廣域繼電系統(tǒng)與其他保護系統(tǒng)相比較而言存在著一定的優(yōu)勢，但在這個飛速發(fā)展的時代，其也需要不斷的完善，才能更好地保護微電網(wǎng)的運行。

結(jié)束語

近幾年，雖然我國微電網(wǎng)繼電保護技術(shù)發(fā)展較快，但是，和發(fā)達國家相比，還有較大的差距，為了能夠取得更好的發(fā)展前景，相關(guān)研究人員必須對微電網(wǎng)繼電保護進行深入的研究，解決其中存在的問題，使其得到更廣泛的應(yīng)用。電力企業(yè)也需要大力發(fā)展微電網(wǎng)繼電保護技術(shù)，保障微電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運行。

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